天王星，為太陽系八大行星之一，是太陽系由內向外的第七顆行星，其體積在太陽系中排名第三（比海王星大），質量排名第四（小於海王星），幾乎橫躺著圍繞太陽公轉。

天王星大氣的主要成分是氫、氦和甲烷。據推測，其內部可能含有豐富的重元素。地幔由甲烷和氨的冰組成，可能含有水。內核由冰和岩石組成。天王星是太陽系內大氣層最冷的行星，最低溫度只有49K（-224℃）。

與在古代就為人們所知的五顆行星（水星、金星、火星、木星、土星）相比，天王星的亮度也是肉眼可見的，但由於亮度較暗、繞行速度緩慢並且由於當時望遠鏡觀測能力不足，未被古代的觀測者認定為是一顆行星。直到1781年3月13日，威廉·赫歇耳爵士宣佈他發現了天王星，首度擴展了太陽系已知的界限，這也是第一顆使用望遠鏡發現的行星。

一：發現歷程

天王星在被發現是行星之前，已經被觀測了很多次，但都把它當作恆星看待。最早的紀錄可以追溯至1690年約翰·佛蘭斯蒂德在星表中將他編為金牛座34，並且至少觀測了6次。

威廉·赫歇爾在1781年3月13日於他位於索美塞特巴恩鎮新國王街19號自宅的庭院中觀察到這顆行星（赫歇爾天文博物館），但在1781年4月26日最早的報告中他稱之為彗星。在3月17日，他註記著：“我找到一顆彗星或星雲狀的星，並且由他的位置變化發現是一顆彗星”。當他將發現提交給皇家學會時，雖然含蓄的認為比較像行星，但仍然聲稱是發現了彗星。

在1783年，法國科學家拉普拉斯證實赫歇爾發現的是一顆行星。赫歇爾本人也向皇家天文學會的主席約翰·班克斯承認這個事實：“經由歐洲最傑出的天文學家觀察，顯示這顆新的星星我很榮譽的在1781年3月指認出的，是太陽系內主要的行星之一”。

二：天王星的內部構造

天王星主要是由岩石與各種成分不同的水冰物質所組成，其組成主要元素為氫（83%），其次為氦（15%）。在許多方面天王星（海王星也是）與大部分都是氣態氫組成的木星與土星不同，其性質比較接近木星與土星的地核部分，而沒有類木行星包圍在外的巨大液態氣體表面（主要是由金屬氫化合物氣體受重力液化形成）。天王星的標準模型結構包括三個層面：在中心是岩石的核，中間是冰的地函，最外面是氫/氦組成的外殼。

上面所考慮的模型或多或少都是標準的，但不是唯一的，其他的模型也能滿足觀測的結果。例如，如果大量的氫和岩石混合在地函中，則冰的總量就會減少，並且相對的岩石和氫的總量就會提高；可利用的數據還不足以讓我門確認哪一種模型才是正確的。天王星內部的流體結構意味著沒有固體表面，氣體的大氣層是逐漸轉變成內部的液體層內。

三：詭異的磁場

旅行者2號在1986年1月24日最接近天王星，並隨即發現了10個之前未知的天然衛星。另外太空船亦探測了天王星由其自轉軸傾斜97.77°緣故而獨特的大氣層，並觀察了他的行星環系統。

旅行者2號發現了其中一樣因天王星的傾斜位置而對其傾斜了60度的磁場的影響，就是其磁尾因天王星的轉動而被扭曲成為了一個螺旋形，出現在天王星的後方。不過其實在旅行者到訪之前，人們對天王星擁有磁場並不知情。

天王星的輻射帶被發現如土星的一樣密集。輻射帶裡輻射的密集程度，會令光線把任何困在衛星或環裡冰面上的甲烷迅速地（在100,000年以內）變暗。這樣解釋了為什麼天王星的衛星及環大部份都以灰色為主。

四：那些奇怪的疑點

1：幾乎沒有的內熱

天王星的內熱看上去明顯的比其他的類木行星為低，在天文的項目中，它是低熱流量。仍不瞭解天王星內部的溫度為何會如此低，大小和成分與天王星像是雙胞胎的海王星，放出至太空中的熱量是得自太陽的2.61倍；相反的，天王星幾乎沒有多出來的熱量被放出。

在天王星被超重質量的錘碎機敲擊而造成轉軸極度傾斜的假說中，也包含了內熱的流失，因此留給天王星一個內熱被耗盡的核心溫度。另一種假說認為在天王星的內部上層有阻止內熱傳達到表面的障礙層存在，例如，對流也許僅發生在一組不同的結構之間，也許禁止熱能向上傳遞。

2：奇怪的“海洋”

根據旅行者2號的探測結果，科學家推測天王星上可能有一個深度達一萬公里、溫度高達6650°C，由水、硅、鎂、含氮分子、碳氫化合物及離子化物質組成的液態海洋。由於天王星上巨大而沉重的大氣壓力，令分子緊靠在一起，使得這高溫海洋未能沸騰及蒸發。反過來，正由於海洋的高溫，恰好阻擋了高壓的大氣將海洋壓成固態。

海洋從天王星高溫的內核（高達攝氏6650度）一直延伸到大氣層的底部，覆蓋整個天王星。必須強調的是，這種海洋與我們所理解的、地球上的海洋完全不同。然而，卻有觀點認為，天王星上不存在這個海洋。真相如何，恐怕只有待進一步的觀測。

3：睡著的行星環

天王星有一個暗淡的行星環系統，由直徑約十米的黑暗粒狀物組成。他是繼土星環之後，在太陽系內發現的第二個環系統。已知天王星環有13個圓環，天王星的光環像木星的光環一樣暗，但又像土星的光環那樣有相當大的直徑。

天王星環被認為是相當年輕的，在圓環周圍的空隙和不透明部分的區別，暗示她們不是與天王星同時形成的，環中的物質可能來自被高速撞擊或潮汐力粉碎的衛星。而最外面的第5個環的成分大部分是直徑為幾米到幾十米的冰塊。除此之外，天王星可能還存在著大量的窄環，寬度僅有50米，單環的環反射率非常低。

五：衛星系統

已知天王星有27顆天然的衛星，這些衛星的名稱都出自莎士比亞和蒲伯的歌劇中。五顆主要衛星的名稱是米蘭達、艾瑞爾、烏姆柏裡厄爾、

泰坦尼亞和歐貝隆。第一顆和第二顆（泰坦尼亞和歐貝隆）是威廉·赫歇耳在1787年3月13日發現的，另外兩顆艾瑞爾和烏姆柏裡厄爾是在1851年被威廉·拉索爾發現的。在1852年，威廉·赫歇耳的兒子約翰·赫歇耳才為這四顆衛星命名。到了1948年傑勒德P. 庫普爾發現第五顆衛星米蘭達。

天王星衛星系統的質量是氣體巨星中最少的，的確，五顆主要衛星的總質量還不到崔頓的一半。最大的衛星，泰坦尼亞，半徑788.9 公里，還不到月球的一半，但是比土星第二大的衛星Rhea稍大些。這些衛星的反照率相對也較低。這些衛星由冰和岩石組成，大約是50%的冰和50%的岩石，冰也許包含氨和二氧化碳。

在這些衛星中，艾瑞爾有著最年輕的表面，上面只有少許的隕石坑；烏姆柏裡厄爾看起來是最老的。米蘭達擁有深達20 公里的斷層峽谷，梯田狀的層次和混亂的變化，形成令人混淆的表面年齡和特徵。有種假說認為米蘭達在過去可能遭遇過巨型的撞擊而被完全的分解，然後又偶然的重組起來。